强化传热管在相变蓄热单元性能强化中的应用研究

摘要

建立了考虑液态相变材料自然对流的壳管式相变蓄热单元的三维模型,数值分析了自然对流对相变蓄热过程的影响.并设计了外侧强化传热管和双侧强化传热管两种强化传热管结构,对比研究了强化传热管对相变蓄热单元蓄热性能的强化效果.结果表明,液态相变材料的自然对流,会引起严重的固-液界面分布不均匀现象,采用外翅片管可以有效削弱这一现象;采用外侧强化传热管和双侧强化传热管,可以有效缩短相变材料完全熔化以及整个蓄热过程所需时间.采用光管时的熔化时间为200min,采用外侧强化传热管时,完全熔化时间为164min,减小了18％;采用双侧强化传热管时,完全熔化时间为95min,减小52.5％.可见,采用带有外翅片的强化传热管,不仅可以削弱自然对流引起的固-液界面不均匀性问题,而且可以强化相变蓄热单元的蓄热性能.